農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備的應(yīng)用及相關(guān)技術(shù)分析

賈 超

（張掖市甘蘭水利水電建筑設(shè)計(jì)院，甘肅張掖 734000）

0 引言

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是我國(guó)支柱型產(chǎn)業(yè)，為提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)作出了巨大貢獻(xiàn)，然而隨著工業(yè)時(shí)代的不斷發(fā)展，我國(guó)水資源匱乏現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，這對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與種植提出全新的標(biāo)準(zhǔn)要求，節(jié)水灌溉的重要性愈發(fā)顯著[1]。在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉方式中，往往會(huì)造成大量的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，這與水資源節(jié)約與保護(hù)背道而馳，需要積極采取有效的節(jié)水灌溉設(shè)備與技術(shù)，在滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水資源的有效節(jié)約，充分發(fā)揮節(jié)水灌溉作用，真正實(shí)現(xiàn)“精細(xì)灌溉”的建設(shè)發(fā)展目標(biāo)。

1 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備

1.1 節(jié)水灌溉設(shè)備

現(xiàn)階段，我國(guó)農(nóng)田灌溉中的節(jié)水灌溉設(shè)備主要包括：地面移動(dòng)管道、噴灌機(jī)、噴灌地埋管道、不同規(guī)格的噴灌水泵等，不同設(shè)備的節(jié)水灌溉效果存在一定不同。結(jié)合國(guó)內(nèi)目前自主研發(fā)大型噴灌機(jī)而言，DYP-415型電動(dòng)圓形噴灌機(jī)、DPP-400型平移式噴灌機(jī)的應(yīng)用頻率相對(duì)較高，并且應(yīng)用覆蓋面比較廣泛、作業(yè)效率高、自動(dòng)化效果理想，在機(jī)械化耕種中的農(nóng)田區(qū)域應(yīng)用普遍。而在中型噴灌機(jī)中，卷盤式噴灌機(jī)（如圖1所示）應(yīng)用普遍，常見設(shè)備型號(hào)分別為JP90、JP50、JP40等，該類設(shè)備應(yīng)用極易出現(xiàn)一定水損失現(xiàn)象，主要在供水管道、水渦輪等處體現(xiàn)，尤其在配置單配頭期間，將增加入機(jī)壓力，能量損耗較大，具體使用期間要考慮諸多操作要素。而手推式機(jī)組、手抬式機(jī)組是小型（或輕型）噴灌機(jī)的常見類型，操作便捷應(yīng)用率高，適宜應(yīng)用在多個(gè)農(nóng)田種植區(qū)域中，自身具備明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)農(nóng)田節(jié)水灌溉領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與推廣。

圖1 卷盤式噴灌機(jī)示意圖

1.2 噴灌專用水泵

不同的農(nóng)業(yè)種植對(duì)節(jié)水噴灌要求存在一定差異，需要注重噴灌水泵、小型（或輕型）噴灌設(shè)備多方的聯(lián)合運(yùn)用，以此來滿足不同農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域的實(shí)際需要。一般情況下，我國(guó)目前普遍所采用的噴灌專用水泵主要分為兩種，分別為自吸泵和非自吸泵，其中前者常用水泵型號(hào)為50BPZ、65BPZ等，而后者則以65BP、80BP為主。除上述噴灌專用水泵之外，通用水泵在節(jié)水灌溉工程的利用率也比較高，其中最具代表性的有QJ系列井用潛水電泵，具有靈活性、可操作性特點(diǎn)，能夠根據(jù)實(shí)際需求情況進(jìn)行補(bǔ)充應(yīng)用。

1.3 管道灌溉

在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備中，管道灌溉屬于重要構(gòu)成部分，是輸送水資源的基礎(chǔ)設(shè)施，也是提高節(jié)水效果的重要裝置，通常以地埋式固定埋藏方式為主。縱觀我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程發(fā)展歷程，地埋式固定埋藏噴灌管道主要包括以下幾個(gè)類型：鑄鐵管、鋼筋混凝土管、硬質(zhì)聚氯乙烯管等[2]。但由于管道規(guī)模較大、鋪設(shè)范圍廣、涉及領(lǐng)域多，在整個(gè)節(jié)水灌溉工程投資占比相對(duì)較高，需要相關(guān)部門給予高度重視，確保管道鋪設(shè)規(guī)范，減少不必要的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。為更好促進(jìn)各項(xiàng)資源的優(yōu)化配置，降低噴灌技術(shù)成本投入，應(yīng)首選性價(jià)比較高管材，加強(qiáng)管材費(fèi)用控制，以此來減少工程建設(shè)成本，利用有限資源創(chuàng)造最大效益，不斷提升管道實(shí)際利用率。例如：通過機(jī)組式噴灌、移動(dòng)式管道噴灌的融合運(yùn)用，逐步形成以新型環(huán)保材料為主體的管道，在鋼絲網(wǎng)水泥管的輔助應(yīng)用下，促進(jìn)節(jié)水灌溉工程的有序開展，取得更理想的應(yīng)用效果。

2 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉相關(guān)技術(shù)分析

2.1 水資源配置技術(shù)

以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模與客觀發(fā)展需求為基礎(chǔ)，準(zhǔn)確掌握地下水資源儲(chǔ)量、分布情況、區(qū)域地表等重要參數(shù)，詳細(xì)了解相關(guān)數(shù)據(jù)，按照實(shí)際生產(chǎn)需要，保證水資源的合理調(diào)度與分配，起到一定的水環(huán)境調(diào)節(jié)效果，在灌溉回歸水技術(shù)的輔助應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)多水源（污水、雨水、洪水）的回收再利用，提高水資源利用率，最大限度降低農(nóng)業(yè)灌溉用水流失與浪費(fèi)，靈活選用適宜的防洪措施，實(shí)現(xiàn)防洪引流，為農(nóng)業(yè)灌溉爭(zhēng)取更多水資源。

2.2 水資源控制技術(shù)

該技術(shù)主要包括：灌溉水管道輸送技術(shù)、輸水渠道防滲漏技術(shù)、抗旱點(diǎn)澆技術(shù)、噴灌與微灌技術(shù)等技術(shù)形式，是節(jié)水灌溉工程中的重要組成部分。該技術(shù)的應(yīng)用意義，便是對(duì)水資源灌溉過程實(shí)施追蹤管控，避免水資源在輸送與配置期間出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”等損失情況，減少農(nóng)田灌溉中的深層滲漏損失，進(jìn)一步提升灌溉效率。

2.3 農(nóng)作物節(jié)水技術(shù)

農(nóng)作物節(jié)水泛指農(nóng)藝及生物節(jié)水技術(shù)，一般覆蓋在抗旱品種選擇、耕作、覆蓋保墑等技術(shù)。在該技術(shù)的應(yīng)用期間，不但要抓好技術(shù)保障，同時(shí)還需做好節(jié)水灌溉期間的嚴(yán)格把控，充分借助現(xiàn)代化手段，精確管理灌溉用水。例如：通過輸配水自動(dòng)量測(cè)技術(shù)、自動(dòng)信息系統(tǒng)、監(jiān)控技術(shù)等現(xiàn)代化手段，還可以構(gòu)建相應(yīng)的用水制度，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)水灌溉全過程的科學(xué)管理[3]。目前，我國(guó)節(jié)水灌溉技術(shù)在不斷發(fā)展，逐步從單項(xiàng)節(jié)水技術(shù)向綜合節(jié)水技術(shù)體系方向轉(zhuǎn)變，并在農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)、管理節(jié)水技術(shù)、工程節(jié)水技術(shù)等多學(xué)科的相互結(jié)合下，逐步形成相對(duì)完善的農(nóng)業(yè)節(jié)水體系，要定期開展綜合性試驗(yàn)，為農(nóng)業(yè)灌溉提供更多技術(shù)保障。

3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

3.1 管理水平需提高

當(dāng)前，農(nóng)業(yè)節(jié)水工程管理分為兩種：一是“村組+專管人員”模式。該模式采用民主決策方式，農(nóng)民具有較高的參與意識(shí)，能夠做到統(tǒng)一播種、建設(shè)和管理，可以節(jié)省人力、運(yùn)行成本，同時(shí)管理人員權(quán)責(zé)明確、制度完善、管理水平較高，但是村組和農(nóng)民缺乏緊密的經(jīng)濟(jì)利益聯(lián)系，缺乏農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)理念，并未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一經(jīng)營(yíng)和經(jīng)銷，運(yùn)行管理過程中需要農(nóng)戶積極配合。有些農(nóng)戶在病蟲害等統(tǒng)一防治行動(dòng)進(jìn)行時(shí)并未積極參與其中，甚至私自開閥，導(dǎo)致統(tǒng)一管理出現(xiàn)問題。同時(shí)，農(nóng)戶參與管理需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力。二是大戶自行管理模式。這種模式可以促進(jìn)高效節(jié)水工程管理工作迅速推進(jìn)，緩解地下水超采問題，統(tǒng)一管理品種、種植、耕作、管理和銷售這五項(xiàng)工作，而且管理人員比較固定，具有較強(qiáng)的責(zé)任心，管理經(jīng)驗(yàn)比較多，水平較高，也適合農(nóng)業(yè)先進(jìn)技術(shù)管理，可以推動(dòng)農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移，增加農(nóng)民收入。但是管理制度需要進(jìn)一步完善，主要體現(xiàn)在水利部門對(duì)大戶自籌資金建設(shè)節(jié)水工程的監(jiān)管力度不夠。

3.2 節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)

農(nóng)戶的節(jié)水認(rèn)識(shí)不到位，過于看重節(jié)水，并不能徹底理解節(jié)水對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要性，導(dǎo)致節(jié)水設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用受到影響。一方面，農(nóng)戶有著強(qiáng)烈的傳統(tǒng)用水意識(shí)，及時(shí)了解了水資源的重要性，但是不會(huì)珍惜，并且認(rèn)為水資源是無窮盡、無償?shù)?，缺乏自主地水資源保護(hù)意識(shí)和責(zé)任意識(shí)。另一方面，農(nóng)戶的文化素質(zhì)偏低，無法充分了解水資源短缺情況，認(rèn)為這與自己無關(guān)，是政府需要考慮的。另外，大部分節(jié)水農(nóng)戶只是將農(nóng)業(yè)節(jié)水歸納到節(jié)約用水領(lǐng)域，認(rèn)為只要采用了節(jié)水設(shè)備和技術(shù)就能夠有效利用水資源，完成節(jié)水目標(biāo)，但是事實(shí)上農(nóng)業(yè)節(jié)水不僅需要重視水資源節(jié)約，還需要提高可用水量，也就是利用現(xiàn)代設(shè)備和技術(shù)開源節(jié)流，擴(kuò)大用水總量。還有些農(nóng)戶誤認(rèn)為只要有效開采水資源就可以充分灌溉作物，提高其產(chǎn)量，但是事實(shí)上區(qū)域水資源若是開采過度會(huì)破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，水源匱乏現(xiàn)象會(huì)越發(fā)嚴(yán)重。

4 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用推廣策略

4.1 健全農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)管理體系

為促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的深層推廣與應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，合理制定農(nóng)業(yè)管理機(jī)制，充分考慮地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求與農(nóng)民經(jīng)濟(jì)承擔(dān)等相關(guān)要求。完善節(jié)水灌溉工程體系，加強(qiáng)基層供水工程建設(shè)保障，合理設(shè)置水價(jià)，在滿足農(nóng)業(yè)用水需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)種植及居民日常用水行為的嚴(yán)格約束。合理分配水權(quán)，結(jié)合實(shí)際適當(dāng)調(diào)整農(nóng)村用水規(guī)范，切實(shí)改變傳統(tǒng)模式下“低效益”的灌溉用水形式，靈活運(yùn)用多種專業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備與技術(shù)，強(qiáng)調(diào)水資源的高效利用，嚴(yán)厲杜絕水資源浪費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)。針對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉用水，要著重加大規(guī)范化管理力度，不斷完善水資源灌溉流程，充分發(fā)揮節(jié)水灌溉技術(shù)手段的作用。

4.2 加大農(nóng)業(yè)幫扶投入

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉關(guān)系到水資源保護(hù)及農(nóng)業(yè)發(fā)展，涉及領(lǐng)域廣泛，是提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量與效益的關(guān)鍵手段，需要采取有效的幫扶手段，及時(shí)轉(zhuǎn)變地區(qū)居民的用水觀念，形成自覺保護(hù)水資源的良好意識(shí)。地方政府機(jī)構(gòu)應(yīng)以身作則，發(fā)揮自身主導(dǎo)作用，著重加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及節(jié)水灌溉技術(shù)的支持與幫扶力度，構(gòu)建完善的投資幫扶體系，適時(shí)出臺(tái)多種福利優(yōu)惠政策，為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉提供制度保障。在推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)設(shè)備期間，應(yīng)做好地區(qū)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展及農(nóng)民收入等情況的調(diào)查工作，以此選擇與實(shí)際相契合的節(jié)水灌溉技術(shù)。

4.3 做好節(jié)水灌溉技術(shù)宣傳

我國(guó)是人口大國(guó)，人均水資源量相對(duì)較低，為更好地迎接水資源短缺帶來的挑戰(zhàn)，應(yīng)正確對(duì)待經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)二者的關(guān)系，適當(dāng)加大宣傳力度，不斷增強(qiáng)社會(huì)民眾對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)的深層認(rèn)知。節(jié)水灌溉是一項(xiàng)較為煩瑣的工程項(xiàng)目，牽扯內(nèi)容廣泛，需要定期召開宣傳會(huì)議，促使當(dāng)?shù)鼐用裆钊肓私夤?jié)水灌溉設(shè)備與技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)調(diào)思想觀念轉(zhuǎn)變，深刻意識(shí)到農(nóng)業(yè)與環(huán)保之間的密切關(guān)聯(lián)，合理運(yùn)用各類農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉基礎(chǔ)，保證做到既滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，又能實(shí)現(xiàn)水資源的最優(yōu)化開發(fā)與利用，減少不必要的水資源消耗、浪費(fèi)等情況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造更多效益空間。

4.4 創(chuàng)新節(jié)水管理模式

農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉管理模式存在的問題已經(jīng)對(duì)農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、集約化、標(biāo)準(zhǔn)化和節(jié)約化發(fā)展產(chǎn)生了影響。因此，相關(guān)部門需要?jiǎng)?chuàng)新節(jié)水管理模式，根據(jù)區(qū)域人文地理特征和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，制定符合區(qū)域發(fā)展的管理模式，將節(jié)水灌溉工程效益充分發(fā)揮出來。

5 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備及相關(guān)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)人口多，是農(nóng)業(yè)大國(guó)，但是人均水資源占有量少，屬于水源匱乏國(guó)家，因此發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備和技術(shù)成為必然，不僅可以有效利用水資源，也能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。今后農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工作需要逐步向適時(shí)適量、按需灌溉方向發(fā)展，這也是今后研究重點(diǎn)，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

5.1 技術(shù)集成化

溫室節(jié)水灌溉屬于系統(tǒng)工程，其涉及了多個(gè)專業(yè)和領(lǐng)域，單獨(dú)研發(fā)生產(chǎn)某一部件無法將系統(tǒng)綜合效益充分發(fā)揮出來。溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，采用高效合理灌溉技術(shù)重點(diǎn)在于灌水均勻度的控制，通過適量水適時(shí)灌溉，在滿足作物水量需求的同時(shí)避免土壤含水量過大、空氣濕度過大，導(dǎo)致作物出現(xiàn)霉病，進(jìn)而提高作物質(zhì)量，達(dá)到節(jié)水節(jié)能目的，這也是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備和技術(shù)研究重點(diǎn)方向。需要對(duì)作物生長(zhǎng)過程需求信息以及環(huán)境因素進(jìn)行深入探究，通過計(jì)算機(jī)對(duì)灌水時(shí)間和數(shù)量進(jìn)行自動(dòng)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)適時(shí)適量和按需灌水。而根據(jù)作物生長(zhǎng)所需要開發(fā)不同作物所需的設(shè)備，綜合灌溉、施肥、植保、栽培和管理等技術(shù)，以滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。

5.2 灌溉多元化

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)備和技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)在于高效利用水資源、合理分配資源，有效提高設(shè)備的利用率和產(chǎn)出率。對(duì)此，灌溉系統(tǒng)需要增加不同服務(wù)功能，需要重點(diǎn)解決的問題包括：第一，微灌情況下水、肥和藥等資源的利用設(shè)備和技術(shù)，例如，精量注肥設(shè)備和技術(shù)、水動(dòng)精量注肥設(shè)備和技術(shù)等；第二，開發(fā)微灌系統(tǒng)中的最小結(jié)晶度液體肥料，并對(duì)不同作物、蔬菜、果樹等研發(fā)專門的液體肥料；第三，為了達(dá)到最優(yōu)產(chǎn)量和質(zhì)量且避免地下水被污染這一目標(biāo)，需要研發(fā)高效利用N、P、K肥料的設(shè)備和技術(shù)；第四，為了提高水肥利用率，在微噴灌和滴灌情況下，制定不同作物的用水需求灌溉精準(zhǔn)控制制度；第五，根據(jù)作物生長(zhǎng)過程的水肥藥和環(huán)境等要素需求情況，開發(fā)滿足不同設(shè)施農(nóng)業(yè)作物的設(shè)備和技術(shù)，以滿足農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展需求。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，節(jié)水灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)，在整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中扮演著重要的角色。在新時(shí)期背景下，各地區(qū)應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的關(guān)注，結(jié)合地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，妥善選擇適宜的節(jié)水灌溉技術(shù)與設(shè)備，充分發(fā)揮現(xiàn)代技術(shù)的優(yōu)勢(shì)價(jià)值，全力推動(dòng)節(jié)水灌溉工程的順利開展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與水源節(jié)約一起抓，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。